章木結構設計方法與木材設計指標章木結構設計方法與木材設計指標1結構設計基本目標：在預期的使用年限內，滿足各種預定的使用功能。結構功能：安全性、適用性、耐久性。極限狀態：承載力極限狀態、正常使用極限狀態結構設計理論的演變結構設計基本目標：在預期的使用年限內，滿足各種預定的使用功2容許應力極限狀態σ——結構構件控制界面最大應力，采用“標準荷載組合效應”計算；[σ]——容許應力；——構件材料的彈性極限強度；——安全系數，大于。破壞狀態是指控制截面的最大應力達到材料的彈性極限：容許應力極限狀態σ——結構構件控制界面最大應力3優點：簡單易行；缺點：破壞狀態與實際情況不符；未考慮荷載和材料強度的變異性，是定值設計方法；安全系數由經驗確定，缺乏科學依據。優點：簡單易行；4破壞階段設計法——第種荷載的作用效應；()——構件的抗力函數；——構件材料的屈服強度；——構件幾何參數；——安全系數，大于。破壞狀態是指結構構件控制截面的最大應力達到材料承載力極限：破壞階段設計法——第種荷載的作用效應；破壞狀態5多系數極限狀態設計法、、——第種荷載的標準值、超載系數與作用效應系數；()——構件的抗力函數；、——構件第種材料的標準強度與不均勻系數；——構件第種材料的幾何參數；——構件工作條件影響系數，小于。采用承載力和正常使用兩種極限狀態，在承載力極限狀態下采用多系數表達法；考慮超載與材料不均勻性和工作條件的影響：多系數極限狀態設計法、、——第種荷載的標準值、6基于可靠性理論的極限狀態設計法水準——半概率法；水準——近似概率法；水準——全概率法。從結構功能失效概率出發，將荷載效應與結構抗力不定性聯系起來，將憑經驗確定的安全系數或多系數轉變為結構功能滿足不大于失效概率的各荷載分項系數、效應組合系數和抗力分項系數等?；诳煽啃岳碚摰臉O限狀態設計法水準——半概率法7基于可靠性理論的極限狀態設計法結構可靠度的概念結構可靠度：結構在規定的時間內與規定的條件下，完成預期功能的概率?？煽扛怕?，失效概率，。基于可靠性理論的極限狀態設計法結構可靠度的概念8可靠度指標計算公式：可靠度指標計算公式：9目標可靠度目標可靠指標（記為β），指由規范規定的、為今后設計所采用的可靠指標。從理論上說，其值應根據結構構件的重要性、破壞性質和破壞后果，以優化方法分析確定。目前條件下，只能用“校準法”確定?！靶史ā笔怯酶怕史▽υ幏峨[含的可靠指標進行反演計算，作為確定新規范目標可靠指標的基礎。這種方法的優點是穩妥易行，既能使新定的β值符合我國工程實踐經驗，又能使原規范在某些情形下β值過低或過高的缺陷得到糾正。目標可靠度10《建筑結構可靠度設計統一標準》：承載力極限狀態，以年為年失效概率。正常使用極限狀態，可靠度標準可降低，取，失效概率為?！督ㄖY構可靠度設計統一標準》：11木結構設計使用年限類別設計使用年限示例臨時性結構易于替換的結構構件普通房屋和一般構筑物紀念性建筑物和特別重要建筑結構建筑結構安全等級安全等級破壞后果示例一級很嚴重重要的建筑物二級嚴重一般的建筑物三級不嚴重次要的建筑物木結構設計使用年限類別設計使用年限示例臨時性結構易于替換的結12承載力極限狀態和木材強度設計值承載力極限狀態設計表達式：承載力極限狀態式中γ——結構重要性系數；——荷載效應基本組合；——結構承載力計算值。承載力極限狀態和木材強度設計值承載力極限狀態設計表達式：13結構重要性系數γ取值：（）安全等級為一級或設計使用年限為年及以上的結構構件，不應小于；對安全等級為一級且設計使用年限為年及以上的結構構件，不應小于；（）安全等級為二級或設計使用年限為年的結構構件，不應小于；（）安全等級為三級或設計使用年限為年的結構構件，不應小于；對設計使用年限為年的結構構件，不應小于；結構重要性系數γ取值：14構件承載力與材料強度呈線性關系，承載力分項系數γ也可稱為材料強度分項系數。式中——材料截面幾何參數；(?)——抗力抵抗系數；γ——承載力分項系數；γ——材料性能分項系數；,——材料強度標準值與設計值。構件承載力與材料強度呈線性關系，承載力分項系數γ也可稱為材料15需不同荷載的分項系數與可辨荷載的組合系數。《建筑結構荷載規范》：荷載分項系數式中,——永久荷載和可變荷載的標準值；γ,γ——永久荷載和可變荷載的分項系數；,——最大可變荷載的標準值與其余可變荷載標準值；γ,γ——可變荷載組合效應的對應分項系數；φ——第可變荷載的效應組合系數。需不同荷載的分項系數與可辨荷載的組合系數。荷載分項系數16木結構承載力分項系數木結構承載力計算：式中——結構木材的實際強度；——材料的實際幾何參數。木結構承載力不定性組成：木材強度的不定性；構件幾何參數的不定性；構件計算模式的不定性；木結構承載力分項系數木結構承載力計算：式中17木結構構件抗力統計參數影響系數的名稱統計參數名稱構件受力性質受彎順紋受壓順紋受拉順紋受剪構件材性不定性幾何參數不定性計算模式不定性木結構構件抗力統計參數影響系數的名稱統計18木結構抗力不定性計算：木結構抗力不定性計算：19木結構承載力分項系數：可按前面確定的目標可靠指標β，采用《建筑結構可靠性統一標準》推薦的方法進行計算。在計算中，永久荷載分項系數γ和可變荷載分項系數γ取《統一標準》統一規定的確定值，即γ＝；γ＝。根據四種情況下可變荷載與永久荷載比值ρ算得：順紋受拉γ；順紋受壓γ；順紋受剪γ；順紋受彎γ。木結構承載力分項系數：20

.木材材料性能分項系數

.木材材料性能分項系數21荷載（或荷載效應）的統計參數荷載種類平均值／標準值變異系數δ恒荷載辦公樓樓面活荷載住宅樓面活荷載雪荷載注：本表取值系根據本規范協調結果確定的，專供核準使用。荷載（或荷載效應）的統計參數荷載種22木材強度設計值計算式：式中——木材強度的標準值；γ——木材材料性能分項系數。木材強度設計值木材強度設計值計算式：式中——木材強度的標準值；木材23.木材強度標準值計算方法＝()μ－σ或者＝μ(－δ)

——木材強度低于標準值的概率的概率；（）——木材強度概率分布函數的反函數在處的值；μ——木材標準小試件強度平均值；’σ——木材標準小試件強度標準差；δ——木材標準小試件強度變異系數，δσμ；——按及木材強度分布類型確定的系數，可從概率分布表中查得。.木材強度標準值計算方法24材料強度的概率分布應按假設檢驗結果，選用服從正態分布或對數正態分布的假設。材料強度的標準值取保證率的強度值，由概率分布下％（即＝）的分位數確定。木材順紋抗壓強度頻數直方圖（實例）對于正態分布，它的下％的分位數處，值為．，故，＝μ－σ＝μ（－δ）材料強度的概率分布應按假設檢驗結果，選用服從正態分布或對數正25【例題】四川青衣江產的鐵杉木材，其抗彎強度平均值μ為，變異系數δ為％。已知受彎木構件的材料性能分項系數γ＝。試確定其抗彎強度設計值?！窘狻喀?－δ)＝(×)鐵杉木材的抗彎強度設計值為＝γ＝取等于注意：按上述例題方法計算結果并不一定就是規范采用的數值，因為規范對不同樹種的木材，尚需按它所劃分的強度等級進行合理的歸類?！纠}】四川青衣江產的鐵杉木材，其抗彎強度平均值μ為，變異系26《木結構設計規范》按建筑木材抗彎強度將針葉木分為四個等級，按拉壓剪強度每一強度分為、兩組；闊葉木分為五個強度等級。

.木材設計強度分類《木結構設計規范》按建筑木材抗彎強度將針葉木分為四個等級，按27強度等級組別適用樹種抗彎順紋抗壓及承壓順紋抗拉順紋抗剪柏木、長葉松、濕地松、粗皮落葉松東北落葉松、歐洲赤松、歐洲落葉松鐵杉、油杉、太平洋海岸黃柏、花旗松—落葉松、西部鐵杉、南方松魚鱗云杉、西南云杉、南亞松油松、新疆落葉松、云南松、馬尾松、扭葉松、北美落葉松、海岸松紅皮云杉、麗江云杉、紅松、樟子松、西加云杉、俄羅斯紅松、歐洲云杉、北美山地云杉、北美短葉松西北云杉、新疆云杉、北美黃松、云杉—松—冷杉、鐵—冷杉、東部鐵杉、杉木冷杉、速生杉木、速生馬尾松、新西蘭輻射松—青岡、椆木、門格里斯木、卡普木、沉水稍克隆、綠心木、紫心木、孿葉豆、塔特布木—櫟木、達荷瑪木、薩佩萊木苦油樹、毛羅藤黃—錐栗（栲木）、樺木、黃梅蘭蒂、梅薩瓦木、水曲柳、紅勞羅木—深紅梅蘭蒂、淺紅梅蘭蒂、白梅蘭蒂、巴西紅厚殼木—大葉松、小葉椴強度組別適用樹種抗彎順紋抗壓及承壓順紋順紋柏木、長葉28強度等級組別適用樹種橫紋承壓彈性模量全表面局部表面及齒面拉力螺栓墊板下面柏木東北落葉松鐵杉、油杉魚鱗云杉、西南云杉油松、新疆落葉松、云南松、馬尾松紅皮云杉、麗江云杉、紅松、樟子松西北云杉、新疆云杉杉木、冷杉—櫟木、青岡、椆木—水曲柳—錐栗（栲木）、樺木

深紅梅蘭蒂、淺紅梅蘭蒂、白梅蘭蒂、巴西紅厚殼木

大葉松、小葉椴強度組別適用樹種橫紋承壓彈性全表面局部表面及齒面拉力29注：）對位于木構件端部（如接頭處）的拉力螺栓墊板，其計算中所取的木材橫紋承壓強度設計值，應按“局部表面及齒面”一欄的數值采用。）當使用原木時，若驗算部位未經切削，其順紋抗壓強度設計值、抗彎強度設計值和彈性模量可提高％。）當構件矩形截面的短邊尺寸不小于時，其抗彎強度設計值可提高％。）當采用濕材時，各種木材的彈性模量和橫紋承壓強度設計值，以及落葉松木材的抗彎強度設計值宜降低％。注：）對位于木構件端部（如接頭處）的拉力螺栓墊板，其計算中所30木材強度設計值和彈性模量的調整系數項次使用條件調整系數強度設計值彈性模量

露天環境長期生產性高溫環境，木材表面溫度達℃按恒荷載驗算時（注①）用于木構筑物時施工荷載和維修時的短暫情況

注：①當僅有恒荷載或恒荷載所產生的內力超過全部荷載所產生的內力的時，應單獨以恒荷載進行驗算。②當若干條件同時出現，表列各系數應連乘。木材強度設計值和彈性模量的調整系數項次使31不同設計使用年限時木材強度設計值和彈性模量的調整系數設計使用年限調整系數強度設計值彈性模量

不同設計使用年限時木材強度設計值和彈性模量的調整系數32正常使用極限狀態正常使用極限狀態設計表達式正常使用極限狀態設計表達式：式中，——荷載效應標準組合下的變形計算值；——結構構件容許變形值，大于極限變形值。正常使用極限狀態正常使用極限狀態設計表達式正33受彎構件按撓度驗算時，其計算條件式為ω≤[ω]式中ω——按《建筑結構荷載規范》荷載效應的標準組合確定的構件撓度值；[ω]——對受彎構件的容許撓度值。受彎構件按撓度驗算時，其計算條件式為34受彎木構件的容許撓度值項次構件類別容許撓度值[ω]檁條≤>椽條吊頂中的受彎構件樓板梁和擱柵注：——受彎構件的計算跨度。受彎木